Investigación actual en nanotecnología
Nanomateriales
El campo de los nanomateriales incluye los subcampos que desarrollan o estudian los materiales que tienen propiedades únicas que surgen de sus dimensiones a nanoescala.
- La ciencia de Interfaz y coloide ha identificado muchos materiales que pueden ser útiles en la nanotecnología, tales como los nanotubos de carbono y otros fullerenos, y varias nanopartículas y nanoroides. Los nanomateriales con rápido transporte de iones también están relacionados con la nanoiónica y a la nanoelectrónica.
- Los materiales a nanoescala también puede ser usados para aplicaciones en volumen; la mayoría de las aplicaciones comerciales actuales de la nanotecnología son de este tipo.
- Se ha realizado progreso en la utilización de estos materiales para aplicaciones médicas, ver nanomedicina.
- Los materiales a nanoescala tales como los nanopilares algunas veces son usados en las celdas solares para bajar los costos de las celdas solares de silicio tradicionales.
- El desarrollo de aplicaciones que incorporan nanopartículas semiconductoras que serán usadas en la siguiente generación de productos, tales como tecnología de pantallas, iluminación, celdas solares e imágenes biológicas; ver punto cuántico.
Enfoque de abajo arriba
Estos buscan disponer los componentes más pequeños en estructuras más complejas.
- La nanotecnología de ADN utiliza la especificidad del pareo de base de Watson-Crick para construir estructuras bien definidas a partir del ADN y otros ácidos nucleicos.
- Se aproxima desde el campo de la síntesis química «clásica» (síntesis inorgánica y orgánica) y también su objetivo es el diseño de moléculas con una forma bien definida (por ejemplo bis-péptidos).
- Más generalmente, el autoensamblaje molecular busca usar los conceptos de química supramolecular y el reconocimiento molecular en particular, para causar que componentes uni-moleculares se dispongan automáticamente por sí mismos en alguna conformación útil.
Enfoque de arriba abajo
Estos buscan crear dispositivos más pequeños usando unos más grandes para controlar su ensamblaje.
- Muchas tecnologías que trazan su origen a los métodos de estado sólido de silicio para fabricar microprocesadores ahora son capaces de crear características más pequeñas que 100 nm, lo cae en la definición de nanotecnología. Discos duros basados en la magnetorresistencia gigante ya en el mercado caen dentro de esta descripción, así como las técnicas de deposición de capas atómicas (en inglés: Atomic Layer Deposition, ALD). Peter Grünberg y Albert Fert recibieron un Premio Nobel en Física en el año 2007 por su descubrimiento de la magnetorresistencia gigante y sus contribuciones al campo de la espintrónica.
- Las técnicas de estado sólido también pueden ser usadas para crear dispositivos conocidos como sistemas nanoelectromecánicos (en inglés: Nanoelectromechanical Systems, NEMS), que están relacionados con los sistemas microelectromecánicos (en inglés: Microelectromechanical Systems, MEMS).
- Haces iónicos concentrados pueden ser controlados para eliminar o depositar material cuando gases precursores adecuados son aplicados al mismo tiempo. Por ejemplo, esta técnica es usada rutinariamente para crear secciones de material sub-100 nm para el análisis mediante microscopios electrónicos de transmisión.
- Las puntas de los microscopios de fuerza atómica pueden ser usadas como una «cabeza de escritura» a nanoescala para depositar un químico sobre una superficie en un patrón deseado en un proceso conocido como nanolitografía dip-pen, que luego es seguida por un proceso de aguafuerte para eliminar el material en un método arriba-abajo. Esta técnica cae en el subcampo más grande de la nanolitografía.
Acercamientos funcionales
Estas buscan desarrollar componentes de una funcionalidad deseada sin importar como podrían ser ensambladas.
- La electrónica de escala molecular busca desarrollar moléculas con propiedades electrónicas útiles. Estas podrían entonces ser usadas como componentes de molécula única en un dispositivo nanoelectrónico. Para un ejemplo ver el rotaxano.
- Los métodos químicos sintéticos también pueden ser usados para crear motores moleculares sintéticos, tal como el conocido como nanoauto.
Acercamientos biomiméticos
- La biónica o biomimesis buscan aplicar los métodos y sistemas biológicos encontrados en la naturaleza, para estudiar y diseñar sistemas de ingeniería y tecnología moderna. La biomineralización es un ejemplo de los sistemas estudiados.
- La bionanotecnología es el uso de las biomoléculas para aplicaciones en nanotecnología, incluyendo el uso de virus y ensamblajes de lípidos.3536 La nanocelulosa es una potencial aplicación a escala masiva.
Especulativos
Estos subcampos buscan anticipar lo que las invenciones nanotecnológicas podrían alcanzar o intentan proponer una agenda que ordene un camino por el cual la investigación pueda progresar. A menudo estos toman una visión de una gran escala de la nanotecnología, con más énfasis en sus implicancias sociales que en los detalles de como tales invenciones podrían realmente ser creadas.
- La nanotecnología molecular es propuesta como un acercamiento que involucra la manipulación de una sola molécula de una forma finamente controlado y determinista. Esto es más teórico que otros subcampos, y muchas de las técnicas propuestas están más allá de las capacidades actuales.
- La nanorrobótica se centra en máquinas autosuficientes con alguna funcionalidad operando a nanoescala. Existen esperanzas de poder aplicar los nanorobots en medicina, aunque previamente deberán superarse las desventajas de tales dispositivos. Sin embargo, se ha demostrado progreso en materiales y metodologías innovadores con algunas patentes otorgadas para nuevos dispositivos nanofabricadores para futuras aplicaciones comerciales, que también ayudan progresivamente al desarrollo de nanorobots con algún uso de conceptos de nanobioelectrónica embebida.
- Los nanosistemas productivos son «sistemas de nanosistemas» que serán complejos nanosistemas que producen partes atómicamente precisas para otros nanosistemas, no necesariamente utilizando nuevas propiedades nanoescalares emergentes, sino los bien comprendidos fundamentos de la fabricación macroscópica. Debido a la naturaleza discreta (a nivel atómico) de la materia y la posibilidad del crecimiento exponencial, esta etapa es vista como la base de otra revolución industrial. Mihail Roco, uno de los arquitectos de la Iniciativa Nanotecnológica Nacional de Estados Unidos, ha propuesto cuatro estados de la nanotecnología que parecen ser un paralelo del progreso técnico de la Revolución Industrial, progresando desde nanoestructuras pasivas a nanodispositivos activos a complejas nanomáquinas y finalmente a nanosistemas productivos.
- La materia programable busca diseñar materiales cuyas propiedades puedan ser fácilmente, reversiblemente y externamente controlados. Está pensada como una fusión entre la ciencia de la información y la ciencia de los materiales.
- Debido a la popularidad y exposición mediática del término nanotecnología, las palabras picotecnología y femtotecnología han sido acuñados en forma análoga, aunque estos son raramente utilizados y solo de manera informal.
Fuente: Wikipedia